Sissejuhatus infotehnoloogiasse

...ajalugu, suunad, põhialused, tehnoloogia, äri.

IT

Ainekood: ITV0010 Link: http://www.lambda.ee/index/Sissejuhatus_infotehnoloogiasse ehk http://www.lambda.ee/index/itv0010 Lektor: Tanel Tammet Kontakt: tammet@staff.ttu.ee, 6203457, TTÜ AK223 Venekeelsete kursuste lektor: Deniss Kumlander olemas on ka 2011 aasta arhiiv koos kõigi eelmise aasta materjalidega.

Maht, aeg, tulemus

Loenguid nädalas: 2 tundi. Kui pole teisiti märgitud, toimuvad kõik loengud järgmistel aegadel:

• Eestikeelne loeng: esmaspäeval 12:00-13:30. 3 ja 10 sept aulas, edaspidi ruumis VI-201 (loeb Tanel)
• Venekeelne loeng: esmaspäeval 10:00-11:30, ruumis V-301 ja paaritutel teisip 12:00-13:30 ruumis X-418 (loeb Deniss)

Kursus lõpeb EKSAMIGA. Eksam on kirjalik, kaks või enam tundi, kümme küsimust ja ülesannet. Kursuse käigus on iga loengu järel (v.a. esimene loeng) vaja võrgus täita mikro-kontrolltöö, aega selleks on iga kord üks nädal. Juhendatavaid/kontrollitavaid praktikume sellel kursusel ei ole, kursuse käigus antud harjutused tuleb teha iseseisvalt.

Kursuse eesmärk

• Anda kokkusurutud ülevaade informaatikast tervikuna.
• Anda ajalooline ülevaade IT teooria, tehnoloogia ja äri arengust.
• Tutvustada edaspidiseid teemasid/loengukursusi stuudiumi vältel.

Kursus ei õpeta programmeerimist, kuigi annab õrna sissejuhatuse programmeerimisse.

Loengute plaan ja materjalid

Kursusel ei ole ühtegi konkreetset õpikut. Järgnevas on toodud iga loenguga seotud materjalid eraldi.

Kursus jaguneb kaheks blokiks: esimene kolmandik sissejuhatus ja ajaloopõhine tehnoloogiaülevaade, järgmised kaks kolmandikku erinevad tehnoloogiad, arvutiteadus ja äri.

Loengute plaan on esialgne, töö käigus ilmub siia kindlasti muutusi. Seega, täpselt adekvaatsed ja õiged on need materjalid, mille loeng on kas juba läbi või tuleb järgmisena: kõik tuleviku-loenguid puudutavad materjalid on vanad, ning saavad loengu kättejõudmise ajaks mingil määral modifitseeritud ja täiendatud.

1. Sissejuhatus

Programmeerimine ja arvuti tööpõhimõtted.

Loengumaterjal: itsissejuhatus1o11.ppt, itsissejuhatus1o11.pdf.

NB! Esimese loengu annab Jüri Vain: Tanel Tammet on konverentsil.

Lisaks:

• vaata väikest Turingi masina videot
• loe juttu ja mängi andmete esitamise appletiga.
• loe läbi: Paul Graham: Why nerds are unpopular?
• loe läbi: Tanel Tammet: Inimlikkus on loomalikkus

2. Varane ajalugu

Industrialiseerimine. Teoreetilised alused. Loogika. Esimesed arvutid.

Loengumaterjal: itsissejuhatus2o07.PPT, itsissejuhatus2o07.pdf.

Lisaks:

• Kruusi diskreetse matemaatika kursus!
• Paul Graham: What you'll wish you'd known
• Harjuta lausearvutuse tõeväärtustabelite tegemist: vaata vanu eksamiülesandeid (1, 2, 3) tee ülesandeid ise juurde ja kasuta seda rakendust enesekontrolliks (vt ka selle rakenduse süntaksit).
• Eck lab: Turing machines.
• Alustada: Loogika aine ja ajalugu
• Vaata BBC dokumentaalsarja lõpmatusest
• Varastest masinatest:
  • Näide olulisest analoogarvutist: Norden bombsight
  • Inglise krüptosaaga: Colossus, Turing, sakslaste Enigma ja Lorenz SZ 40
  • Esimesed digitaalsed elektriga töötavad arvutid:
    • Konrad Zuse, vt ka seda saiti.
    • Atanasoffi elektronarvuti
    • Mark I: esimene programmeeritav elektromehaaniline arvuti.

3. Keskajalugu

II maailmasõda kuni kuuekümnendateni. Arvutid ja programmeerimine. Keeled ja rakendused. Integraalskeemid.

Loengumaterjal: itsissejuhatus3o11.PPT, itsissejuhatus3o11.pdf.

Lisaks:

• Paul Graham: Undergraduation pluss järelmärkused: more advice for undergrads
• Fortran
• PDP-1 restoration project, spacewar in PDP-1 simulator
• Ivan Sutherland's sketchpad video vt ka sketchpadi artikkel
• Douglas Engelbart "mother of all demos"
• SAGE
• Counterculture
• Silicon Valley
• Whole earth catalog

4. Keskajalugu jätkub

seitsmekümnendad, kaheksakümnendad. Mikroprotsessorid. Mini-, mikro- ja persionaalarvutid.

Loengumaterjal: itsissejuhatus4o11.PPT, itsissejuhatus4o11.pdf.

Lisaks:

• Jätk küsimusele "mida ülikoolis teha?". Joel Spolsky: Advice for Computer Science College Students

• intel 4004 skeemid, simulaatorid ja ajalugu, simulaator
• Spacewar: esimene graafiline arvutimäng,töötav applet
• Atari muuseum
• mehaaniline pong
• SRI international
• Bell labs
• Eric Raymond: How to become a hacker
• Colossal Cave (adventure) teksti-seiklusmäng
• Magnavox odyssey

5. Lähiajalugu

kaheksakümnendate teine pool kuni kaasaeg. IBM PC, Macintosh, uued vanad opsüsteemid. Võrgundus ja veeb.

Loengumaterjal: Itsissejuhatus5o11.PPT, Itsissejuhatus5o11.pdf.

• Lisaks:
• Thirst for knowledge may be opium craving
• GUI ajalugu
• Arvutite tv-reklaamide ajalugu
• "Teejuht võrgumeediasse" toorik aastatest 1995-1996. Pakub eeskätt ajaloolist huvi.
• Apple Macintoshi reklaamfilm:
  • Väike mpeg variant
  • Suur quicktime variant

6. Arvuti riistvara. Mälu, protsessor, käsud.

Loengumaterjal: Itsissejuhatus6o7.PPT, Itsissejuhatus6o7.pdf.

Lisaks:

• Kindlasti loe kõigepealt läbi lühike lugu transistoride kasutamisest loogikalülituste ehitamiseks ja vaata veidi täienduseks siit ja protsessorist siit
• Seejärel tee iseseisvalt D.Ecki harjutusi, osad siit: Eck laborid (siit saad võtta eraldi rakendusena). NB! Loe ise läbi, proovi ja tee igast osast üks-kaks harjutust, selles järjekorras:
  • Logic circuits
  • Memory circuits
  • xComputer
• Head alternatiivsed simulaatorid katsetamiseks:
  • tasuta on-line katsetusteks
  • allalaetav ja eelmisest parem: saab teha mooduleid
• Minecrafti spetsidele: redstone ja arvutid
  • introd siin ja siin ja loogikalülitused
  • shock and awe: täielik 4-bitine arvuti minecraftis
• Veidi tutvuda nende saitidega:
  • täiendavalt teemal transistoride kasutamisest loogikalülituste ehitamiseks
  • näiteappletid transistoride kasutamisest loogikalülituste ehitamiseks
  • http://www.mkdata.dk/click/ (eriti soovitan lugeda pc arhitektuuri seletust)
  • Tom's hardware guide
  • Diy calculator raamat ja terve sait: uuri veidi raamatut

7. Programmeerimiskeeled.

Loengumaterjal: Itsissejuhatus7o07.PPT, Itsissejuhatus7o07.pdf.

Lisaks: Eck laborid jätk: loe ise läbi, proovi ja tee igast osast üks-kaks harjutust:

• xComputer
• xComputer assembly language
• Computer languages history
• About 2500 Computer Languages, Past and Present
• Computer language shootout

Huvi korral võid veel:

• lugeda Diy calculator raamatut ja tervet saiti
• uurida sarnast, alternatiivset pisimasina-simulaatorit: MarieSim,
• või lugeda ülevaadet progekeelte arengust

8. Operatsioonisüsteemid.

Loengumaterjal: Itsissejuhatus8o11.PPT, Itsissejuhatus8o11.pdf.

Kohustuslikku lugemist

• Kohustuslik on esimene 1/4 pikast artiklist In the Beginning was the Command Line

Soovitavat lugemist:

• Wikipedia artikkel opsüsteemidest
• Ulrich Drepperi cache-lühiülevaade ja paralleelsuse-ülevaade
• üldse mitte kohustuslik (algajatel raske mõista :-) The Art of Unix Programming
• Minix: Linuxi inspiratsiooniks olnud mini-UNIX
• Unix history
• virtuaalmälu vikipeedias
• multitasking vikipeedias
• linuxchix kernel hacking

9. Tarkvara arhitektuur. Teegid, komponendid, andmebaasid jms.

Loengumaterjal: Itsissejuhatus9o11.ppt, Itsissejuhatus9o11.pdf.

Kohustuslikku lugemist

• The law of leaky abstractions
• No silver bullet ja lühem kokkuvõte
• Paul Reeves: What is software design? vana artikkel ja What Is Software Design: 13 Years Later

Lisaks: täiesti mittekohustuslikke ideid lugemiseks:

• Why features do not matter any more
• Teach yourself programming in ten years
• Gnu manifestid
• vabavara kasutamisest riigis
• Stallmani naljalaul
• Linus Linuxit hääldamas

10. Võrgutarkvara. Interneti baastehnoloogia.

Loengumaterjal: Itsissejuhatus10o08.ppt, Itsissejuhatus10o08.pdf.

Lisaks: Tutvuda:

• http://en.wikipedia.org/wiki/TCP/IP_model
• Huvi korral loe mahukamast protokollinduse kursusest lisa: Andmeside protokollid
• Tanel Tammet: külm kübersõda

11. Võrgutarkvara. Interneti rakenduste tehnoloogia.

Loengumaterjal: Itsissejuhatus11o07.PPT, Itsissejuhatus11o07.pdf.

Lisaks: Tutvuda lühidalt:

• Loengunäite variant: http://java.sun.com/docs/books/tutorial/networking/urls/readingURL.html
• http://www.w3schools.com/.
• http://www.w3c.org/.
• XMLHttpRequest Demo (async javascript)
• Loengunäide: Tiny www server ja lihtsaid cgi programminäiteid
• Greenspuni vana kuulus Panda book
• Apache
• veel näiteid: kalkulaator, css, javascript, XML ja XSL näited
• javascript ja mashup: http://www.sightsmap.com/

12. Rekursioon. Funktsionaalne ja loogiline programmeerimine.

Loengumaterjal: Itsissejuhatus12o11.pdf.

Lisaks proovi ja loe veidi:

• Fraktaalid wikipedias
• Fraktaalide applet vali vasaku hiireklahvi abil sisemine ala ja joonista uus
• Tower of Hanoi
• Lambda-arvutus

Vaata ja proovi näiteid modifitseerida:

• Lihtsamad rekursiivsed pildid
• Rekursiivsed pildid randomiga

Huvi korral installeeri ja proovi Prologi: SWI Prolog.

13. Algoritmid. Keerukus ja lahenduvus.

Loengumaterjal: Itsissejuhatus13o07.PPT, Itsissejuhatus13o07.pdf.

Lisaks: Huvi korral vaata TSP programmi Java lähtekood

14. Tehisintellekt.

Loengumaterjal: Itsissejuhatus14o11.pdf.

Ajuteaduse teemadel tasub kuulata kõigepealt Metzingeri podcasti ja siis jätka www.brainsciencepodcast.com podcastide kuulamist (hea tegevus kogu jõuluvaheajaks!).

Taustaks: intertehismoistus.PPT ja ülevaade tehisintellektinduse valdkondadest

Lisaks tasub vaadata:

• Boston Dynamics robot donkey (aka big dog) video
• Darpa grand challenge 2005 ja urban challenge
• TTÜ roboswarm
• Teadmiste integraatorid Ibm Watson, Wolfram Alpha ja Siri
• Päris hea võrgust lugev ja õppiv süsteem NELL vt ka seniõpitut ja olulist alus-meetodit
• Klassikaline vestlev pseudointellekt
• Õppejõu ja kolleegide turismisoovitaja prototüüp ja ülevaateartikli draft
• Loe Matrix, Skynet ja sõda teispoolsusega, klassiku ülevaadet tehisintellektindusest, Dennetti artikleid, tuntud õpikut,

15. IT äri, IT projektid

Loengumaterjal: Itsissejuhatus15o11.ppt, Itsissejuhatus15o11.pdf.

Lisaks:

• How projects really work
• Real software engineering
• 10 failed startups of an unknown guy
• Agile ja lisaks selle juurde Martin Fowleri artikkel
• Kohustuslikud artiklid (toodud ka sellel lehel allpool,kohustuslike lugemismaterjalide osas):
  • Paul Graham: How to start a startup?
  • Paul Graham: Great hackers
  • Joel Spolsky: IT firma töökorraldus: 12 steps: http://www.joelonsoftware.com/articles/fog0000000043.html
  • Paul Reeves: What is software design? vana artikkel ja What Is Software Design: 13 Years Later
  • Gnu manifestid The Free Software Definition ja Selling Free Software
  • Fred Brooks 1986: No Silver Bullet
  • Random ramblings: Top ten geek business myths

16 Ülevaade saabuvast eksamist ja konsultatsioon

Harjutamist eksamiks/arvestuseks

Tee iseseisvalt vanad eksamid:

• vana eksam 1
• vana eksam 2
• vana eksam 3

Kohustuslikud lugemismaterjalid

Järgnevate materjalide läbilugemine on kursuse läbimisel kohustuslik. Kursuse käigus võib siia tulla üksikuid täiendusi:

• Loogika ainest ja ajaloost: T.Tammet: Loogika aine ja ajalugu: sissejuhatus T.Tamme, T.Tammeti ja R.Prangi loogikaõpikule "Mõtlemisest tõestamiseni".
• Opsüsteemidest laiemas kontekstis: Kohustuslik on algusosa (esimene 1/4) pikast artiklist In the Beginning was the Command Line
• Abstraktsioonidest ja tehnoloogiatükkidest: Law of leaky abstractions
• Stiilist või midagi: The Tao of Programming. Selle teksti inspiratsiooniks/taustaks on daodejing (sea brauserist view->character encoding unicode), see tausta-originaal-daodejing ei ole kohustulik lugemine.
• Kohustuslikud artiklid IT projektide, ideoloogia, äri ja juhtimise teemal on järgmised. Neid "ära õppida" vms pole vaja, piisab lihtsast mõnusast kiirest läbilugemisest:
  • Paul Graham: How to start a startup?
  • Paul Graham: Great hackers
  • Paul Reeves: What is software design? vana artikkel ja What Is Software Design: 13 Years Later
  • Gnu manifestid The Free Software Definition ja Selling Free Software
  • Fred Brooks 1986: No Silver Bullet
  • Random ramblings: Top ten geek business myths

Soovitavad lisalugemismaterjalid:

• Ajalugu 1945-1990 (piisab kiirest läbivaatamisest, vajalik materjal loengutes): The Computer Museum.
• Ajalugu 1947-1999 (see ei ole otseselt kohustuslik): autor Ken Polsson.
• Vana jutt infoühiskonnast: T.Tammet 1995-1996: "Teejuht võrgumeediasse" toorik, pakub eeskätt ajaloolist huvi.

Väga kasulikud lugemismaterjalid: loe neid!

• Loe iga päev: http://news.ycombinator.com/
• Loe iga päev: http://www.reddit.com (hea mõte on registreeruda ja valida sobivad alamredditid, kindlasti
  • http://www.reddit.com/r/programming
  • http://www.reddit.com/r/technology
  • http://www.reddit.com/r/artificial
• Loe regulaarselt: http://www.dzone.com/
• Loe regulaarselt: http://www.slashdot.org
• Loe regulaarselt: http://www.news.com

Kursuse käigus on mõistlik lugeda valikut artikleid kõigist neist saitidest:

• Paul Grahami esseed, uusi suhteliselt harva.
• Software management, ca kord kuus materjale: http://www.joelonsoftware.com
• Jargon leksikon ja the New Hacker's Dictionary.
• The cathedral and Bazaar
• Gnu manifestid
• David Eck: Labs and Applets for "The Most Complex Machine".

Kui kõik tundub liiga lihtne, siis:

• Loe läbi enamus Paul Grahami esseid.
• Loe läbi Steven Raymondi raamat (NB! algajatel raske õieti mõista :-) The Art of Unix Programming
• Vaata, mis võrgust (loodetavasti) edaspidi saab: Semantic Web
• Loe läbi hulga Daniel Dennetti esseid
• Tee omal käel ette läbi terve Programmeerimise põhikursus (peaasi: tee kõik harjutustööd: programmeerimise õppimiseks ainus viis on palju programmeerida :-)
• Õpi assembleris programmeerima (üpris ebapraktiline oskus, aga hästi hariv :-)